第二章直流电路的基本概念

2019年12月19日授课人：布增1、电荷的种类；2、电荷的相互作用；3、物质的组成；4.电荷守恒定律；5、库仑定律；6、电荷与电场的关系；7、电场强度；8、电场线；9、电位；10、电位差（电压）。目的：通过授课，帮助同志们了解直流电路的基本概念，掌握欧姆定律和电路的几种状态。时间：40分钟内容：1、电路的概念、2、电流与电流密度、3、电源和电动势、4、电阻和电导、5、欧姆定律、6、电功与电功率、7、焦耳定律、8、电路的三种状态；重点：欧姆定律、电功与电功率；难点：欧姆定律、、电路的三种状态简单直流电路的基本概念是有效学习《电工学》的基础。本章在建立电路、电路的构成、电路的作用、电路的种类、电源、电流、电阻、电阻、电导等概念的基础上，先后介绍了电动势、欧姆定律、化学电源、电功、电功率、焦耳定律、电路的三种状态。一、电路的概念灯泡开关干电池导线电路一般由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。电路就是电流流经的闭合路径。1、1电路一、电路的概念1、2电路的作用和种类电路按电流的种类分交流电路直流电路按结构复杂程度分复杂电路简单电路按电路不同部分分外电路内电路一、电路的概念1、3电路图用图形符号表示实物连接的图叫电路图。手电筒实物图原理图UI开关E＋－R0R干电池电阻+电路图二、电流与电流密度2、1电流带电粒子(电荷)的定向运动叫电流。电流方向—人们规定正电荷定向运动的方向.例:IaabbI二、电流与电流密度2、2形成电流的原因Iab1、内因：要有能自由移动的带电粒子；2、外因：要有能使带电粒子定向移动的电场(电压)。二、电流与电流密度2、3电流强度单位时间内通过导体某一横截面的电量叫电流强度。在国际单位制中,电流强度的单位是安培,简称安(A),如果在1秒内通过导体横截面的电量为1库,导体的电流强度就是1安培。二、电流与电流密度2、3电流强度Q=1900mAx1h=1.9Ax3600s=6840C二、电流与电流密度2、4电流的分类电流直流电流脉动电流交流电流大小和方向都不变化大小变,方向不变大小和方向都变化t0t0t0二、电流与电流密度2、5电流的测量测量时必须把电流表接在电路中,并使电流从表的正端流入、负端流出，同时还要选择好电流表的量程(测量范围否则可能烧坏电流表。+-A原理图三、电源和电动势3、1电源的概念把其他形式的能量转换为电能的装置或设备叫电源。常用的有化学电源(干电池,蓄电池)和发电机两种。三、电源和电动势3、2非静电力为了维持导体中有持续的电流,在电源内部必须有一种能够不断把正电荷从低电位的负极搬到高电位的正极,使得正负极上分别带上恒定的正、负电荷,保持电源两极间有一个恒定的电压，这种力不是静电力,称为非静电力。三、电源和电动势3、3电动势非静电力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功,称为电源的电动势。电源的负极经电源内部到正极的方向(即电势升高的方向)为电动势的方向。三、电源和电动势3、4电动势与电压的区别1.物理意义不同:电动势表示非静电力做功的本领,而电压则表示电场力做功的本领.2.方向不同：电动势是从低电位到高电位,而电压正好相反是电位降的方向.3.存在部位不同:电动势仅存在电源内部,而电压不仅存在电源两端,也存在于电源外部.四、电阻与电导4、1电阻的概念带电粒子在做定向移动时,又要不断受到原子其他粒子的阻碍作用,从而使运动受阻。导体对电流的阻碍作用称为电阻,用字母R表示，物体都有电阻（超导体除外）。1MΩ=103KΩ=106Ω四、电阻与电导4、2电阻定律(1)导体的材料：截面积相等、长度相同,但材料不同的导体,它们的电阻各不相同,例如铁的电阻大于铜的电阻。(3)导体的截面积：材料相同、长短相等的导体,截面积越大,电阻越小。(2)导体的长度：截面积相等、材料相同的导体,长度越长,电阻也越大。(4)导体的温度：同一导体,在不同的温度下,就有不同的电阻.一般的导体,电阻随温度的升高而增加。四、电阻与电导4、2常用电阻器电阻器有时也称电阻,阻值可以改变的电阻称为可变电阻或可变电阻器，阻值不能改变的电阻器称为定值电阻或固定电阻。四、电阻与电导4、3电导我们把电阻的倒数叫做电导。导体的电阻越小,电导就越大;电导大就表示导体的导电性能好.单位是1/欧(1/Ω),称为西门子,简称西,用S表示五、欧姆定律5、1部分电路欧姆定律流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比，这就是部分电路欧姆定律。写成公式就是:RUI五、欧姆定律当电压和电流的参考方向一致时，U=RI；当电压和电流的参考方向相反时，U=－RI。5、1部分电路欧姆定律五、欧姆定律(1)在解题前任选某一个方向为参考方向(或称正方向)；(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正,则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负,则实际方向与参考方向相反。(2)根据电路的定律、定理,列出物理量间相互关系的代数表达式；5、1部分电路欧姆定律五、欧姆定律应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻R。例题―五、欧姆定律应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻R.例题【解】(a)326IUR应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻R.例题【解】(b)326IUR五、欧姆定律应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻R.例题【解】(c)632URI五、欧姆定律应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻R.例题【解】(d)326IUR五、欧姆定律―全电路是指含有电源的闭合电路,图中虚线框内代表一个电源.五、欧姆定律5、2全电路欧姆定律五、欧姆定律5、2全电路欧姆定律在一个闭合电路中,回路的电流强度与电源的电动势成正比,与电路的内电阻和外电阻之和(电路的总电阻)成反比,这个规律就是全电路欧姆定律.特征:1.电流的大小由负载决定；2.在电源有内阻时,IU；3.电源输出的功率由负载决定。五、欧姆定律5、2全电路欧姆定律六、电功与电功率6、1电功电功的单位除焦外,还有千瓦时,也叫“度”。1度=3.6*106焦。电流在导体中通过时,电场力对电荷要作功,这个功叫做电功，电功是量度电能转换为其它形式的能的物理量。六、电功与电功率6、2电功率电功率还有一个单位马力,1马力=735瓦。电流在单位时间内所做的功叫做电功率，电功率是反映电流做功快慢的物理量。电功率反映的是电流做功的快慢的物理量,与通电的时间长短无关。六、电功与电功率6、3功率平衡方程由于负载上消耗的功率是由电源提供的,电源的发出功率和电路上的消耗功率是平衡的。负载功率电源产生功率内阻消耗功率六、电功与电功率6、3功率平衡方程U和I的实际方向相反，电流从＋端流出，发出功率电源负载U和I的实际方向相同，电流从＋端流入，吸收功率七、焦耳定律7、1电流的热效应电流在通过电阻时,电能转化为热能的现象叫做电流的热效应。七、焦耳定律7、2焦耳定律电流通过电阻时所做的功,被电阻吸收并全部转换为热能,而以热量的形式表现出来，电所阻产生的热量为:Q=I·U·t=I2·R·t=U2t/R焦耳定律：电流通过导体产生的热量,与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比。焦耳定律只适用于纯电阻电路。七、焦耳定律7、3负载设备的额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值.1.额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力.负载的三种运行状态欠载（轻载）：IIN，PPN(不经济)过载（超载）：IIN，PPN(设备易损坏)额定工作状态：I=IN，P=PN(经济安全可靠)八、电路的三种状态8、1电源开路特征:I=0电源端电压(开路电压)负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；I=0.2.开路处的电压U视电路情况而定.电路中某处断开时的特征:八、电路的三种状态8、2电源短路特征:0SREII电源端电压负载功率电源产生的能量全被内阻消耗短路电流(很大)U=0PE=P=I²R0P=01、短路处的电压等于零；U=0。2、短路处的电流I视电路情况而定。电路中某处短路时的特征:八、电路的三种状态8、3电源通路特征:1.电流的大小由负载决定；2.在电源有内阻时,IU；3.电源输出的功率由负载决定。1、电路；2、电路图；3、电流；4、电源及其电动势；5、电阻定律；6、电阻器的种类；7、电功、电功率功率平衡方程；8、欧姆定律；9、焦耳定律；10、电路的三种状态。敬请批评指正----------THANKYOU!!!----------